施工项目经理工作手册2建筑材料的性能和应用.pdf

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1、!建筑材料的性能和应用!#建筑材料的基本性能!#建筑材料分类建筑材料指建筑结构物中使用的各种材料及制品，它是一切建筑工程的物质基础。在我国现代化建设中，建筑材料占有极为重要的地位。由于组分、结构和构造不同，建筑材料品种门类繁多、性能各不相同、价格相差悬殊，同时在建筑结构物中用量巨大，因此，正确选择和合理使用建筑材料，对建筑结构物的安全、实用、美观、耐久及造价有着重大的意义。一般来说，优良的建筑材料必须具备足够的强度，能够安全地承受设计荷载；自身的重量（表观密度）以轻为宜，以减少下部结构和地基的负荷；要求与使用环境相适应的耐久性，以便减少维修费用；用于装饰的材料，应能美化房屋并产生一定的艺术效果

2、；用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能，例如屋面材料要能隔热，防水；楼板和内墙材料要能隔声等。建筑材料可按不同原则进行分类。根据材料来源，可分为天然材料及人造材料；根据使用部位，可分为承重材料、屋面材料、墙体材料和地面材料等；根据建筑功能，可分为结构材料、装饰材料、防水材料、绝热材料等。目前，通常根据组成物质的种类及化学成分，将建筑材料分为无机材料、有机材料和复合材料三大类，各大类中又可进行更细的分类，如图!#所示。建筑材料无机材料金属材料黑色金属 钢、铁、不锈钢等有色金属 铅、铜等及其合金非金属材料烧土制品 砖、瓦、玻璃等天然石材 砂、石及石材制品等胶凝材料 石灰、石膏、水泥、水玻璃等混

3、凝土及硅酸盐制品 混凝土、砂浆及硅酸盐制品复合材料无机非金属材料与有机材料复合 玻璃纤维增强塑料、混合物水泥混凝土、沥青混合料等金属材料与无机非金属材料复合 钢纤维增强混凝土等金属材料与有机材料复合 轻质金属夹芯板有机材料植物材料 木材、竹材等沥青材料 石油沥青、煤沥青、沥青制品高分子材料 塑料、涂料、胶粘剂、合成橡胶等图!#建筑材料分类$%&!建筑材料的性能和应用!#!建筑材料基本性质在建筑物中，建筑材料要受到各种不同的作用。如用于各种承力结构中的材料，要受到各种外力的作用；而用于其他不同部位的材料，又会受到风霜雨雪的作用；作为工业建筑或长期暴露于大气环境中或与侵蚀性介质相接触的各种建筑物中

4、的材料，还会受到冲刷、磨损、化学侵蚀、生物作用、干湿循环、冻融循环等破坏作用。可见建筑材料所受的作用是复杂的，而且它们之间又是相互影响的。因此对建筑材料性质的要求应当是严格的和多方面的。建筑材料所具有的各项性质又是由材料的组成、结构和构造等因素所决定的。为了保证建筑物能经久耐用，就需要我们掌握建筑材料的性质，并了解它们与材料的组成、结构、构造的关系，从而合理的选用材料。!#!#材料的组成、结构和构造#$材料的组成材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成。它不仅影响着材料的化学性质，而且也是决定材料物理力学性质的重要因素。（#）化学组成化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类及数量。当

5、材料与外界自然环境以及各类物质相接触时，它们之间必然要按化学变化规律发生作用。如材料受到酸、碱、盐类物质的侵蚀作用，如材料遇到火焰时的耐燃、耐火性能，以及钢材和其它金属材料的锈蚀等等都属于化学作用。建筑材料有关这些方面的性质都是由材料的化学组成所决定的。（!）矿物组成我们将无机非金属材料中具有特定的晶体结构、特定的物理力学性能的组织结构称为矿物。矿物组成是指构成材料的矿物的种类和数量。某些建筑材料如天然石材、无机胶凝材料等，其矿物组成是决定其材料性质的主要因素。水泥因所含有的熟料矿物的不同或其含量的不同，则所表现出的水泥性质就各有差异。例如硅酸盐水泥中，熟料矿物硅酸三钙含量高，则其硬化速度较快

6、，强度较高。（%）相组成材料中具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相。自然界中的物质可分为气相、液相、和固相。同种物质在温度、压力等条件发生变化时常常会转变其存在的状态，如由气相转变为液相或固相。建筑材料大多数是多相固体。凡由两相或两相以上物质组成的材料称为复合材料。因此，建筑材料大多数可看作复合材料。例如，混凝土可认为是集料颗粒（集料相）分散在水泥浆基体（基相）中所组成的两相复合材料。&(最新施工项目经理工作手册复合材料的性质与材料的相组成和界面特性有密切关系。所谓界面是指多相材料中相与相之间的分界面，在实际材料中，界面是一个薄区，它的成分和结构与相内是不一样的，它们之间是不均匀的，可将其作

7、为“界面相”来处理。因此，通过改变和控制材料的相组成，可改善和提高材料的技术性能。!材料的结构和构造材料的结构、构造是决定材料性质的极其重要的因素。材料的结构可分为：宏观结构、细观结构和微观结构。（#）宏观结构建筑材料的宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸在#$%&级以上。建筑材料的宏观结构，可按其孔隙特征分为：!致密结构可以看作无宏观层次的孔隙存在。例如钢铁、有色金属、致密天然石材、玻璃、玻璃钢、塑料等。多孔结构指具有粗大孔隙的结构。如加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料及人造轻质多孔材料。#微孔结构是指具有微细孔隙的结构。如石膏制品、烧粘土制品等。按存在状态或构造特征分为：!堆

8、聚结构由集料与胶凝材料胶结成的结构。具有这种结构的材料种类繁多，如水泥混凝土、砂浆、沥青混合料等均可属此类结构的材料。纤维结构由纤维状物质构成的材料结构。如木材、玻璃钢、岩棉、钢纤维增强水泥混凝土、()*制品等。#层状结构天然形成或人工采用粘结等方法将材料迭合而成层状的材料结构。如胶合板、纸面石膏板、蜂窝夹芯板、各种新型节能复合墙板等。$散粒结构指松散颗粒状结构。如混凝土集料、膨胀珍珠岩等。（!）细观结构细观结构（原称亚微观结构）是指用光学显微镜所能观察到的材料结构。其尺寸范围在#$%&+#$%,。建筑材料的细观结构，只能针对某种具体材料来进行分类研究。对混凝土可分为基相、集料相、界面；对天然

9、岩石可分为矿物、晶体颗粒、非晶体组织；对钢铁可分为铁素体、渗碳体、珠光体；对木材可分为木纤维、导管髓线、树脂道；材料细观结构层次上的各种组织性质各不相同，这些组织的特征、数量、分布和界面性质对材料性能有重要影响。（&）微观结构微观结构是指原子分子层次的结构。可用电子显微镜或-射线来分析研究该层次上的结构特征。微观结构的尺寸范围在#$%,+#$%#$。材料的许多物理性质如强度、硬度、熔点、导热、导电性都是由其微观结构所决定的。在微观结构层次上，材料可分为晶体、玻璃体、胶体。!晶体质点（离子、原子、分子）在空间上按特定的规则呈周期性排列时所形成的结构称晶体.$/!建筑材料的性能和应用结构。晶体具有

10、如下特点：!具有特定的几何外形，这是晶体内部质点按特定规则排列的外部表现。#具有各向异性，这是晶体的结构特征在性能上的反映。$具有固定的熔点和化学稳定性，这是晶体键能和质点所处最低的能量状态所决定的。%结晶接触点和晶面是晶体破坏或变形的薄弱部分。根据组成晶体的质点及化学键的不同，晶体可分为：原子晶体：中性原子以共价键而结合成的晶体，如石英等。离子晶体：正负离子以离子键而结合成的晶体，如$&$(等。分子晶体：以分子间的范德华力即分子键结合而成的晶体，如有机化合物。金属晶体：以金属阳离子为晶格，由自由电子与金属阳离子间的金属键结合而成的晶体，如钢铁材料。由于各种材料在微观结构上的差异，它们的强度、

11、变形、硬度、熔点、导热性等各不相同。可见微观结构对其物理力学性质影响巨大。图()*)(硅氧四面体示意图在复杂的晶体结构中，其键结合的情况也是相当复杂的。建筑材料中占有重要地位的硅酸盐，其结构是由硅氧四面体单元+,-.（图()*)(）与其他金属离子结合而成，其中就是由共价键与离子键交互构成的。+,-.四面体可以形成链状结构，如石棉。其纤维与纤维之间的键合力要比链状结构方向上的共价键弱得多。所以容易分散成纤维状。粘土、云母、滑石等则是由+,-.四面体单元互相连结成片状结构，许多片状结构再迭合成层状结构。层与层之间是由范德华力结合的，故其键合力很弱，此种结构容易剥成薄片。石英是由+,-.四面体形成的

12、立体网状结构，所以具有坚硬的质地。!玻璃体玻璃体也称无定形体或非晶体。如无机玻璃。玻璃体的结合键为共价键与离子键。其结构特征为构成玻璃体的质点在空间上呈非周期性排列。如图()*)/所示。对玻璃体结构的认识，目前存在如下三种观点：!构成玻璃体的质点呈无规则空间网络结构。此为无规则网络结构学说。#构成玻璃体的微观组织为微晶子，微晶子体之间，通过变形和扭曲的界面彼此相连。此为微晶子学说。$构成玻璃体的微观结构为近程有序、远程无序。此为近程有序、远程无序学说。具有一定化学成分的熔融物质，若经急冷，则质点来不及按一定规则排列，便凝固成0*1最新施工项目经理工作手册图!#$晶体与非晶体的原子排列示意图（!

13、）晶体；（）非晶体（玻璃体）固体，此时则得玻璃体结构。玻璃体是化学不稳定的结构，容易与其他物质起化学作用。如火山灰、炉渣、粒化高炉矿渣能与石灰在有水的条件下起硬化作用，而被利用作建筑材料。玻璃体在烧土制品或某些天然岩石中，起着胶粘剂的作用。!胶体结构粒径为#%&#%()的固体颗粒作为分散相，称为胶粒，分散在连续相介质中形成的分散体系被称为胶体。在胶体结构中，若胶粒较少，液体性质对胶体结构的强度及变形性质影响较大，称这种胶体结构为溶胶结构。若胶粒数量较多，胶粒在表面能的作用下发生凝聚作用，或由于物理化学作用而使胶粒产生彼此相联，形成空间网络结构，从而使胶体结构的强度增大，变形性减小，形成固态或半

14、固体状态，称此胶体结构为凝胶结构。与晶体及玻璃体结构相比，胶体结构强度较低、变形较大。（*）构造材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。构造这一概念与结构相比，更强调了相同材料或不同材料间的搭配组合关系。如木材的宏观构造和微观构造，就是指具有相同材料结构单元 木纤维管胞按不同的形态和方式在宏观和微观层次上的组合和搭配情况。它决定了木材的各向异性等一系列物理力学性质。又如具有特定构造的节能墙板，就是具有不同性质的材料经特定组合搭配而成的一种复合材料。这种构造赋予了墙板良好的隔热保温、隔声吸声、防火抗震、坚固耐久等整体功能和综合性质。随着材料科学理论和技术的日益发展，深入研究

15、探索材料的组成、结构、构造与材料性能之间的关系，不仅有利于为工程正确选用材料，而且会加速人类自由设计生产工程所需的特殊性能新型建筑材料的进程。#+!建筑材料的性能和应用!#!材料的基本物理性质#$材料的密度、表观密度与堆积密度（#）密度（俗称比重）密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。按下式计算：!%!式中!密度，&()*；!材料的质量，&；材料在绝对密实状态下的体积，()*。绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。除了钢材、玻璃等少数材料外，绝大多数材料都有一些孔隙。在测定有孔隙材料的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，用李氏瓶测定其实体积，材料磨得越细，测得的密度数值就越精确。

16、砖、石材等块状材料的密度即用此法测得。在测量某些致密材料（为卵石等）的密度时，直接以块状材料为试样，以排液置换法测量其体积，材料中部分与外部不连通的封闭孔隙无法排除，这时所求得的密度称为近似密度（!#）。（!）表观密度（俗称容重）表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量，按下式计算：!+%!+式中!+表观密度，&()*或,&)*；!材料的质量，&或,&；+材料在自然状态下的体积，或称表观体积，()*或)*。材料的表观体积是指包含内部孔隙的体积。当材料孔隙内含有水分时，其重量和体积均将有所变化，故测定表观密度时，须注明其含水情况。一般是指材料在气干状态（长期在空气中干燥）下的表观密度。在烘干

17、状态下的表观密度，称为干表观密度。（*）堆积密度（松散容重）堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量，按下式计算：!$+%!$+式中!$+堆积密度，,&)；!材料的质量，,&；$+材料的堆积体积，)*。测定散粒材料的堆积密度时，材料的重量是指填充在一定容器内的材料重量，其堆积体积是指所用容器的容积而言。因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙。在建筑工程中，计算材料用量、构件的自重、配料计算以及确定堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度和堆积密度等数据。常用建筑材料的这方面数据见表!#。!#-最新施工项目经理工作手册常用建筑材料的密度、表观密度及堆积密度表!#材料密度!（$%

18、&(）表观密度!)（*$%(）堆积密度!+)（*$%(）石灰岩!,-)#.)/!-)花岗岩!,.)!0)/!1)碎石（石灰岩）!,-)#2)/#3)砂!,-)#20)/#-0)粘土!,-)#-)/#.)普通粘土砖!,0)#-)/#.)粘土空心砖!,0)#)/#2)水泥(,#)#!)/#()普通混凝土!#)/!-)轻骨料混凝土.)/#1)木材#,002)/.)钢材3,.03.0)泡沫塑料!)/0)!,材料的密实度与孔隙率（#）密实度密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度，按下式计算：密实度!4)#)#，或!4!)!#)#（!）孔隙率孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占的比例。用下式表示：孔隙率$

19、4)4#)4#!)()!#)#即!5$4#或密实度 5 孔隙率 4#孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。材料内部孔隙的构造，可分为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅彼此贯通且与外界相通，而封闭孔隙则不仅彼此不连通且与外界相隔绝。孔隙按尺寸大小又分为极微细孔隙、细小孔隙和较粗大孔隙。孔隙的大小及其分布对材料的性能影响较大。(,材料的填充率与空隙率（#）填充率(#0!建筑材料的性能和应用填充率是指散粒材料在某堆积体积中，被其颗粒填充的程度，按下式计算：填充率!#$或!#$（$）空隙率空隙率是指散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例，用下式表示：孔隙率%!#%#!#%#!#%!()#$

20、即：!&%!#或填充率&孔隙率!#空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。图$%#%材料润湿边角（&）亲水性材料（）憎水性材料(材料的亲水性与憎水性建筑物常与水或是与大气中的水汽接触。然而水分与不同固体材料表面之间相互作用的情况是不同的。在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角（润湿边角）愈小，浸润性愈好。如果润湿边角为零，则表示该材料完全被水所浸润；居于中间的数值表示不同程度的浸润。一般认为，当润湿边角!)(时，如图$%#%（&）所示，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子间的相互吸引力，此种材料称为亲

21、水性材料。当*)(时，如图$%#%（）所示，水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子间的吸引力，则材料表面不会被水浸润，此种材料称为憎水性材料。这一概念也可应用到其他液体对固体材料的浸润情况，相应地称为亲液性材料或憎液性材料。+(材料的吸水性与吸湿性（#）含水率材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比，称为材料的含水率。)!*#%*,#$式中)材料的含水率，-；*材料在干燥状态下的质量，.；*#材料在含水状态下的质量，.。（$）吸水性材料与水接触吸收水分的性质，称为材料的吸水性。当材料吸水饱和时，其含水率称为吸水率。多数情况是按质量计算吸水率，但也有按体积计算吸水率的（吸入水的体积占材料自然

22、状态下体积的百分率）。如果材料具有细微而连通的孔隙，则其吸水率较大，若是封闭孔隙，水分就不容易渗入，粗大的孔隙水分虽然容易渗入，但仅能润湿孔壁表面而不易在孔内存留。所以，封闭或粗大孔隙材料，其吸水率是较低的。#+最新施工项目经理工作手册各种材料的吸水率相差很大，如花岗岩等致密岩石的吸水率仅为!#$%!&$，普通混凝土为$%($，粘土砖为)$%!$，而木材或其他轻质材料的吸水率则常大于*!$。（(）吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿作用一般是可逆的，也就是说材料既可吸收空气中的水分，又可向空气中释放水分。如果是与空气湿度达到平衡时的含水率则称为平衡含水率。木材的吸湿性特别明显，

23、它能大量吸收水汽而增加重量，降低强度和改变尺寸。木上窗在潮湿环境往往不易开关，就是由于吸湿所引起的。保温材料如果吸收水分之后，将很大程度地降低其隔热性能。所以要特别注意采取有效的防护措施。+材料的耐水性材料抵抗水的破坏作用的能力称为耐水性。材料广义的耐水性包括水对材料的力学性质、光学性质、装饰性等多方面的劣化作用。习惯上将水对材料的力学性质及结构性质的劣化作用称为耐水性。也可称之为狭义耐水性。一般材料随着含水量的增加，会减弱其内部结合力，强度都有不同程度的降低，即使致密的石料也不能完全避免这种影响，花岗岩长期浸泡在水中，强度将下降($，普通粘土砖和木材所受影响更为显著。材料的耐水性可用软化系数

24、表示：软化系数,材料在吸水饱和状态下的抗压强度材料在干燥状态下的抗压强度软化系数的范围波动在!%*之间。软化系数的大小，有时成为选择材料的重要依据。受水浸泡或处于潮湿环境的重要建筑物，则必须选用软化系数不低于!)#的材料建造，通常软化系数大于!)!的材料，可以认为是耐水的。&材料的抗渗性材料抵抗压力水渗秀的性质称为抗渗性（或不透水性）。材料的抗渗性用渗透系数!来表示：!,#$%&式中!渗透系数，-./0；透水量，-.(；#试件厚度，-.；$透水面积，-.；%时间，0；&静水压力水头，-.。渗透系数愈小的材料表示其抗渗性愈好。对于混凝土和砂浆材料，抗渗性常用抗渗等级来表示：,*!&1*式中 抗渗

25、等级；&试件开始渗水时的水压力，234。#*#!建筑材料的性能和应用材料抗渗性的好坏，与材料的孔隙率和孔隙特征有密切关系。孔隙率很低而且是封闭孔隙的材料就具有较高的抗渗性能。对于地下建筑及水工构筑物，因常受到压力水的作用，所以要求材料具有一定的抗渗性，对于防水材料，则要求具有更高的抗渗性。材料抵抗其他液体渗透的性质，也属于抗渗性，如贮油罐则要求材料具有良好的不渗油性。!#!$材料的基本力学性质#%材料的理论强度固体材料的强度多取决于结构质点（原子、离子、分子）之间的相互作用力。以共价键或离子键结合的晶体，其结合力比较强，材料的弹性模量值也较高。而以分子键结合的晶体，其结合力较弱，弹性模量值也较

26、低。材料受外力（荷载）作用而产生破坏的原因，主要是由于拉力造成结合键的断裂，或是由于剪力造成质点间的滑移而破坏。材料受压力破坏，实际上也是由压力引起内部产生拉应力或剪应力而造成了破坏。材料的理论抗拉强度，可用下式表示：!&#!$式中!理论抗拉强度；#纵向弹性模量；!单位表面能；$原子间的距离。材料的理论强度远远大于材料的实际强度，这是由于材料实际结构中都存在着许多缺陷，如晶格的位错、杂质、孔隙、微裂缝等。当材料受外力作用时，在裂缝端部产生应力集中，其局部应力将大大超过平均应力，引起了裂缝不断扩展、延伸以至互相连通起来，最后导致材料的破坏。图!#材料受力示意图（%）压力；（&）拉力；（）弯曲；（

27、$）剪切(#最新施工项目经理工作手册!材料的强度这里所讲的是材料的实际强度。材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力称为强度。当材料承受外力作用时，内部就产生应力。外力逐渐增加，应力也相应地加大。直到质点间作用力不再能够承受时，材料即破坏，此时极限应力值就是材料的强度。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等（图!#$#%）。材料的抗压、抗拉及抗剪强度的计算公式如下：!&()#式中!材料强度，*+(；()破坏时最大荷载，,；#受力截面面积，!。材料的抗弯强度与受力情况有关，一般试验方法是将条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下

28、式计算：!$&-()%!&!也有时在跨度的三分点上作用两个相等的集中荷载，其抗弯强度要用下式计算：!$&().&!式中!$抗弯强度，*+(；()弯曲破坏时最大荷载，,；%两支点的间距，；&、试件横截面的宽及高，。不同种类的材料具有不同的抵抗外力的特点。相同种类的材料，随着其孔隙率及构造特征的不同，使材料的强度也有较大的差异。一般孔隙率越大的材料强度越低，其强度与孔隙率具有近似直线的比例关系。如图!#$#/（(）所示。砖、石材、混凝土和铸铁等材料的抗压强度较高，而其抗拉及抗弯强度很低。木材则顺纹抗拉强度高于抗压强度。钢材的抗拉、抗压强度都很高。因此，砖、石材、混凝土等多用在房屋的墙和基础，钢材则

29、适用于承受各种外力的构件。现将常用材料的强度值列于表!#$#!。常用材料的强度（*+(）表!#$#!材料抗压抗拉抗弯花岗岩$00 1!%0%1 2$0 1$3普通粘土砖%1!0$/1 30普通混凝土%1/0$1 4松木（顺松）-0 1%020 1$!0/0 1$00建筑钢材!30 1$%00!30 1$%005$%!建筑材料的性能和应用大部分建筑材料是根据其强度的大小，将材料划分为若干不同的等级（标号）。将建筑材料划分若干标号，对掌握材料性质，合理选用材料，正确进行设计和控制工程质量都是非常重要的。!弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全

30、恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。在外力作用下材料产生变形，如果取消外力，仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。实际上，单纯的弹性材料是没有的。有的材料在受力不大的情况下，表现为弹性变形，但受力超过一定限度后，则表现为塑性变形。建筑钢材就是这样。有的材料在受力后，弹性变形及塑性变形同时产生图#$%$&（!）。如果取消外力，则弹性变形!可以恢复，而其塑性变形#!则不能恢复。混凝土材料受力后的变形就属于这种类型。图#$%$&（）材料强度与孔隙率的关系图#$%$&（!）弹塑性材料的变形曲线图#$%$脆性材料的变形曲线(脆性与韧性当外

31、力达到一定限度后。材料突然破坏，而破坏时并无明显的塑性变形，材料的这种性质称为脆性。脆性材料的变形曲线如图#$%$所示。其特点是材料在外力作用下，达到破坏荷载时的变形值是很小的。脆性材料的抗压强度比其抗拉强度往往要高很多倍。它对承受震动作用和抵抗冲击荷载是不利的。砖、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、铸铁等都属于脆性材料。在冲击、震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质称为韧性（冲击韧性）。材料的韧性是用冲击试验来检验的。建筑钢材（软钢）、木材等属于韧性材料。用作路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的结构都要考虑到材料的韧性。)%*最新施工项目经理工作手册!#!$材料

32、的耐久性耐久性是材料在长期使用过程中，抵抗其自身及环境因素长期破坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的能力。处在建筑物不同部位的各种建筑材料，不仅要受到各种外力的作用，同时还将受到其自身和环境因素的破坏作用。这些破坏因素往往是复杂多变的，它们或单独或交互作用于材料，形成化学的、物理的和生物的破坏作用。由于各种破坏因素的复杂性和多样性，使得耐久性又是一综合性概念。因而针对具体的工程环境条件下的某种材料，还须研究其具体的耐久性特征性质。耐久性及破坏因素关系见表!#%。耐久性及破坏因素关系表!#%名称破坏因素分类破坏因素种类评 定 指 标抗渗性物理压力水渗透系数，抗渗标号抗冻性物理化学水、冻融作用

33、抗冻标号，抗冻系数冲磨气蚀物理流水、泥砂磨蚀率碳化化学&!、(!碳化深度化学侵蚀化学酸碱盐及溶液!老化化学阳光、空气、水!锈蚀物理化学(!、!、&)、电流锈蚀率碱集料反应物理化学*!、活性集料膨胀率腐朽生物(!、!、菌!虫蛀生物昆虫!耐热物理湿热、冷热交替!耐火物理高温、火焰!注：!表示可参考其强度变化率、开裂情况、变形情况等进行评定。材料的耐久性是材料的一项重要技术性质。高耐久性材料，可长期在使用条件下保持工程所需的物理、化学、力学及结构性质，抵抗各种破坏作用、延长建筑物的使用寿命，使之坚固稳定、经久耐用。材料的耐久性还具有明确的经济意义。使用高耐久性材料，虽然会使原材料价格提高，或施工费用

34、及难度增大，但因其使用寿命延长，建筑物有效使用期可大大延长，降低维修费用，最终使建筑的综合费用降低，利用率增高，收益增大，从而获得显著的综合经济效益。+#,!建筑材料的性能和应用!#$建筑材料的名称及代号#%材料基本性质名称及代号常用建筑材料基本性质、名称及代号表!#&名称代号公式单位说明实际密度!()*+$或,()+$!材料的质量!（(或,(）材料在绝对密实状态下的体积，（*+$或+$）视密度!#!#!#()*+$或,()+$!干燥状态下材料的质量（(或,(）#包括封闭孔隙在内的颗粒体积（*+$或+$）表观密度!-!-!-,()+$!材料的质量（,(）-材料表观体积（自然状态下的体积）（+$

35、）堆积密度!-.!-.!-.,()+$!材料的质量（,(）-.材料的堆积体积（+$）密实度$-/材料在绝对密实状态下的体积（+$）-材料表观体积（+$）孔隙率%-/吸水率&+&+!温!干!干0#11/!温材料吸水饱和后的质量（(）!干材料烘干至恒重时的质量（(）含水率&含&含!含!干!干0#11/!含材料含水时的质量（(）!干材料干燥至恒重时的质量（(）耐水性软软(饱(干(饱材料在饱和水状态下的抗压强度（234）(干材料在干燥状态下的抗压强度（234）抗冻性$材料在#56以下冻结，反复冻融后质量损失!5/，强度降低!5/的冻融次数抗渗性)#1*#*六个试件中三个渗水时的水压力（234）导热系数

36、+,-.（/!/#）7)+,+传导热量（8）,材料厚度（+）-传热面积（+!）.传热时间（9）/!/#材料传热时两面的温度差（:）1!5最新施工项目经理工作手册续表名称代号公式单位说明比热!#（$#$）%&(%材料吸收或放出的热量（%）#材料的质量（）$#$材料受热或冷却前后的温差（)）抗拉、压、剪抗弯&*&!(&*!+)*+,-.,-.材料受拉、压、剪破坏时荷载（/）(材料受力面积（*）受弯时破坏荷载（/）)两支点间的距离（*）*、+材料截面宽、高度（*）注：!即材料重量，按国际制定义，应改称为质量。0 几种常用材料性质比较见（表#$#1）几 种 常 用 材 料 性 质 比 较表#$#1材料

37、名称密度（&2*+）表观密度或堆积密度（(&*+）抗压强度（,-.）导 热 系 数（3&*(）普通粘土粘01$455 6$755801 6 5504$粘土空心砖01755 6$915801 6 55098素混凝土0855 6 955$5 6 15$04 6$01$泡沫混凝土+05:55 6 455509 6$0150$6 507水泥+0$15 6$9158 6 8$生石灰块$55生石灰粉$55花 岗 岩08155 6 855$5 6 1507$砂子0:$955 6$855膨胀蛭石45 6 555051 6 5058膨胀珍珠岩95 6$+5505+6 5051松木$011955 6 855+5

38、6 9150$8 6 50+1钢材80418415+45 6 915140$1水（9;）$055$5555014+0 常用建筑材料质量见（表#$#:）常用建筑材料参考质量表#$#:名称表观密度（(&*+）名称质量砂子（干、粗砂）$855灰 板 条（555 91 :）*$55 根+1(砂子（干、细砂）$955挂 瓦 条（555 5 +5）*15 根 980$(卵石（干）$:55 6$455人 造 板（755 755$5）*每块 409+(粘土夹卵石（干）$855 6$455木 丝 板955 6 155(&*+砂夹卵石（干）$155 6$855刨花板:55(&*+砂夹卵石（温）$475 6$75胶

39、合三夹板（杨木）$07(&*碎石$955 6$155胶合三夹板（椴木）0(&*$1!建筑材料的性能和应用续表名称表观密度（!#$%）名称质量毛石&(胶合三夹板（水曲柳）)*+!#$)浮石（干）,(-+(胶合五夹板（椴木）%*.!#$)红松,(胶合五夹板（水曲柳）%*/!#$)白松0(胶合五夹板（杨木）%*(!#$)硬 杂 木(钢材+0(!#$%杉杆,(生铁,(-.(!#$%铝)(水泥石灰焦渣砂浆&.(!#$%铝合金)+(石灰焦潭砂浆&%(!#$%铸铁)0(灰土（%1）、三合土（灰、砂、卵石）&0(!#$%石膏粉/(石灰锯末&1%.(!#$%粘土&%0(-&+(水泥蛭石砂浆0(-+(!#$%砂土

40、（干、松）&)(膨胀珍珠岩砂浆(-&0(!#$%生石灰粉&)(石棉水泥浆&/(!#$%生石灰块&(石膏砂浆&)(!#$%熟石灰膏&%0(素混凝土)(-).(!#$%水泥（普通硅酸盐）&)(-&%(矿渣混凝土)(!#$%矿渣水泥&.0(焦渣混凝土&,(-&(!#$%水泥砂浆)(铁屑混凝土)+(-,0(!#$%白灰水泥混合砂浆&(浮石混凝土/(-&.(!#$%沥青混凝土)(!#$%浮石混凝土/(-&.(水泥瓦%+(2)%0 2&0%*)0!#块无砂大孔混凝土&,(-&/(水泥脊瓦.00 2&,0 2&0.*.!#块水玻璃耐酸混凝土)(-)%0(小青瓦&/(-&0 2&,0 2+(*%0!#块陶粒混

41、凝土.(-&+(小波石棉瓦&+)(2)(2,)!#块碎砖混凝土&+0(小波石棉瓦)+(2/.2+.+!#块加气混凝土00(-0(石棉水泥脊瓦+(2（&+(2)）2+.!#块泡沫混凝土.(-,(聚氯乙烯板&%0(-&,(!#$%钢丝网水泥)0(聚苯乙烯泡沫塑料0(!#$%膨胀珍珠岩混凝土,(-&)(石 棉 板&%(!#$%硅酸盐砌块&,(-&(石油沥青/(-&(0(!#$%粉煤灰陶粒混凝土&/0(玛王 帝脂（石油沥青）&)+(!#$%粘土瓦%+(2).(2)($%!#块煤 沥 青&%.(!#$%粘土脊瓦%+(2).(2)($%*0!#块乳化沥青/+(-&(0(!#$%汽油(/-+!#$%煤油+(

42、-+.(工业酒精,(!#$%柴油+%(-/)(水（.3时）&(!#$%机油/%(-/,(海不&()!#$%纯酒精+0润 滑 油.(!#$%)0最新施工项目经理工作手册!各种砖的规格与表观密度（表#$%$&）表#$%$&名称规格（）表观密度（()*+）备注红砖#!,-%.-.+%/,0%1,/1!块*+矿 碴 砖#!,-%.-.+%1.,/1!块*+灰 砂 砖#!,-%.-.+%1.,/1!块*+粉煤灰砖#!,-%.-.+%!.,0%.,/1!块*+焦碴空心砖#2,-#2,-%!,%,1.块*+粘土空心砖#2,-#2,-%!,%,0%!.,1.块*+粘土空心砖#2,-#2,-%!,2,0%,不能

43、承重水泥空心砖#2,-#2,-%!,21,1.块*+水泥空心砖+,-#.,-%,%,+,%#%块*+水泥花砖#,-#,-#!%21,%,!#块*+缸砖#+,-%,-/.#%,0#%.,/,2 块*+耐 火 砖#+,-%,-/.%2,0#,/,2 块*+耐酸瓷砖#+,-%+-/.#+,0#.,.2,块*+瓷 面 砖%.,-%.,-1%&1,./块*+陶瓷锦砖（马赛克）厚.%#()*#+#.!建筑材料的性能和应用!气硬性胶凝材料 石灰、石膏、水玻璃、菱苦土气硬性胶凝材料是指无机化合物为主要成分，调制适量的水以后，经过一定的物理化学变化以后，它只能在空气凝结硬化，产生一定强度，并可将松散材料粘结成整

44、体。如石灰、石膏、水玻璃、菱苦土均是此类材料。气硬性胶凝材料在建筑上有广泛运用。!#石灰#$石灰的烧制石灰的烧制原理，是将石灰石（以碳酸钙为主，也有部分碳酸镁）加热分解的过程：%&%()*+,理论分解温度%&-.%-!/0%-(122132,理论分解温度/0-.%-!因为生产时把石灰石破碎成 1!245 块状煅烧，为使其分解充分故实际生产煅烧温度为#222#22,。烧制石灰温度不宜过高、也不宜过低。温度过高，不仅浪费煤，而且会出现“过火石灰”。使用“过火石灰”，因其消解速度很慢，用于砌墙或抹面，短时间没有问题，但过了几个月或更长时间，就会出现胀裂事故。温度过低，就会出现“欠火石灰”，即没有充分

45、分解反应的石头块，造成浪费。碳酸镁含量高时要降低煅烧温度。按照其成分，石生可分类为：钙质石灰 /0-6 37；镁质石灰 /0-3!27；高镁石灰（也称白云石质石灰）/0-8!27。钙质石灰比镁质石灰消费速度，常用的多属钙质石灰。烧成的块状生石灰为白色多孔结构，其比重为($#($+，容重为)22#22290:5(。生石灰技术性质指标表!#技术指标钙质石灰镁质石灰一等二等三等一等二等三等!有效%&-、/0-含量7!未消解颗粒、残渣含量#)3;)2#;2#;)2#2;3#+12!2注：硅、铝、铁氧化物含量之和 8 37的生石灰，有效%&-、/0-含量：一等$;37，二等$;27，三等$12；未消解颗

46、粒残渣含量，其指标要求与镁质石灰相同。+!3最新施工项目经理工作手册消石灰粉技术性质指标表!技术指标钙质消石灰镁质消石灰一等二等三等一等二等三等有效#$%、&%含量!(含水率(细度：!)*+,-方孔筛筛余(!)*,!.-方孔筛筛余(/.0),1/)0,!).0,/)0),1.0,!).)0,!*石灰的消解和硬化生石灰（#$%），加水消解（熟化）后即可得消石灰（熟石灰）#$（%2）!反应如下：#$%3 2!%#$（%2）!3/.*4567-89生石灰消解时具有两个同时发生的特点，即放出大量热，并体积膨胀。生石灰放热量大，,:生石灰可放热约,/)6。生石灰消解放热速度也很快，其最初一天的放热量是半

47、水石膏的,)倍，相当硅酸盐水泥一天水化热的 4 倍。生石灰消解时的体积膨胀也剧烈，约膨胀,!*.倍。由于生石灰消解中的以上特点，其浆体难于和石膏、水泥那样水化过程中形成的凝胶 结晶结构。生石灰使用时往往要预先消解，这样即需加水量多，使其胶体颗粒膨胀，硬化后粘结力小，强度低，孔隙率大，硬化时间长。消石灰有消石灰粉和消石灰膏两种。石灰产浆（膏）量，通常为,:生石灰可产,*.1,的石灰浆（膏）。澄清后的石灰浆（膏）含水量约.)(，容重为,1),0):7-1。石灰质量高，则产浆（膏）也多。消石灰的硬化，也同时包括两方面的硬化作用，即结晶作用和碳化作用。结晶作用是石灰硬化产生强度的主要来源。注意，即使结

48、晶硬化以后的#$（%2）!仍然具有溶解于水的特性。碳化作用虽然有，但十分缓慢、十分微弱，其反应为：#$（%2）!3#%!3!2!%#$#%13（!3,）2!%1*石灰的应用石灰在建筑工程中有广泛的应用，包括：墙体砌筑砂浆，抹面砂浆，石灰乳涂料，基础的灰土垫层，三合土垫层，生产灰砂砖，石灰碳板，以及硅酸盐制品的材料。石灰体积重量换算表表!1石灰组分（块;粉）密实状态下每米1石灰重量:每米1消石灰用生石灰数量:每米1石灰膏用生石灰数量:每吨生石灰消解后的体积-1,);),0+)1.*0!*,04;,0.11/4*/!*+)/;!,0141!*+.+,!*/,1+;1,0!/144*!/)!*.).

49、/;0,0,!0,+*1/1/!*14/.!.!建筑材料的性能和应用续表石灰组分（块!粉）密实状态下每米石灰重量#$每米消石灰用生石灰数量#$每米石灰膏用生石灰数量#$每吨生石灰消解后的体积%&!&(&)*+,-).*+)!,-()&*,-,.*(&!-,-)-&*&-,.*+.!/&)&+*&/.+*()!(&.,*+*(+.+!+.+&-*-*-(.0.0.石膏*天然石膏天然石膏有天然二水石膏（也叫软石膏）和天然无水石膏（也叫无水石膏）。我国石膏资源丰富，已探明的天然石膏储量为&+多亿吨。生产建筑石膏一般多用天然二水石膏。天然二水石膏（1234).5.4）理论化学组成为：124.*&,6，

50、34),*&6，5.4.+*(6。按照 1234).5.4 含量多少，天然二水石膏可分为四等：一等：1234).5.4!(&6纯净洁白无杂色，可直接用于装饰石膏或高级石膏雕塑。二等：1234).5.4!/&6可用于生产普通建筑石膏、高强建筑石膏、普通模型石膏以及生产水泥的原料。三等：1234).5.4!-&6可用于生产普通建筑石膏和生产水泥的原料。四等：1234).5.4!,&6其用途近似于三等的用途。除天然石膏外，我国还有可观的化学石膏可供建筑上使用。化学石膏是化学工业副产物的石膏废渣（如磷石膏、氟石膏、硫石膏、铬石膏、硼石膏、钛石膏及盐田石膏等）。.*建筑石膏建筑石膏也称熟石膏，它是由天然